Apresentação

A sustentabilidade é um assunto recorrente na mídia e no cotidiano das pessoas. Frequentemente nos deparamos com previsões alarmantes sobre o futuro das condições de sobrevivência de nossa sociedade no futuro. Órgãos governamentais trazem estudos direcionando para uma conduta de uso de fontes energia elétrica renovável e o consumo consciente da energia. Por outro lado, a escola não apresenta de forma pragmática, em seu currículo, atividades de consciência para essa mudança. Diante dessa lacuna, elaboramos um produto educacional que possa levar essa discussão em sala de aula. Dentre as diversas metodologias de ensino, a aprendizagem significativa de Ausubel mostrou-nos a mais apropriada para esse fim. Dessa forma, propomos nesse site uma Unidade de Ensino Potencialmente Significativa para esse propósito. As aulas são auxiliadas por dois experimentos que consiste de determinar o consumo de diversas lâmpadas e o reparo de lâmpadas LEDs. Ao final da proposta, foi realizada uma Oficina Técnica onde os alunos puderam demonstrar com seus resultados as vantagem em usar lâmpadas de LEDs em relação às lâmpadas incandescentes e fluorescentes e também como efetuar reparos em lãmpadas de LED.Esse site contém 8 aulas para desenvolver a UEPS, além dos links para outros materiais, e um material instrucional para o aluno e o professor.

Aula 1: Energia e Consumo

Objetivo: Investigação dos conhecimentos prévios dos estudantes sobre consumo e energia, grandezas físicas de componentes eletrônicos, consumo e utilização de aparelhos elétricos, seguidos de um debate sobre a sustentabilidade presente nas questões energéticas.

Situação proposta: Discussão a partir de um documentário A conspiração da lâmpada (The light bulb conspiracy) acompanhado de um questionário que permita prospectar o conhecimento prévio dos alunos.

Avaliação: Participação dos estudantes individualmente, em grupos. Questões de verificação dos conteúdos abordados: Questões

Aula 2: Tensão, resistência, carga e corrente

Objetivo: Analisar de maneira livre o funcionamento de um circuito elétrico simples, identificando a associação deles para a geração de luz visível em um LED, bem como a identificação das grandezas físicas presentes no circuito.

Situação proposta: Os alunos, em grupo com quatro integrantes, terão em suas mãos um pequeno KIT contendo os seguintes componentes: fios condutores, um interruptor, um LED de baixa tensão e alto brilho, 02 pilhas AA, suporte para pilhas e uma base de papelão, Diante da seguinte orientação: Construa um circuito elétrico simples de forma que o LED possa acender e apagar através do interruptor.Após a finalização da construção do circuito pelas turmas, serão efetuados os seguintes questionamentos: O que acontece quando se inverte os terminais do LED em relação as pilhas no circuito eletrônico? Por que isso acontece? O que significa ter acabado as pilhas nesse circuito elétrico? O que tem na bateria que acende o LED? O que significa queimar o LED? Por que queimamos o LED se ligarmos ele na tomada? E se usarmos uma bateria de diferentes volts, o LED vai acender?

Após finalizado esses entendimentos sobre o circuito elétrico simples, os estudantes vão receber questões, para identificarem as grandezas tensão, corrente do circuito, tensão do LED e das pilhas utilizadas. Para motivar os alunos, eles terão em mãos multímetros e serão orientados a fazer as leituras com o mesmo.

Avaliação: Análise qualitativa das questões propostas sobre o circuito e quantitativa das respostas dadas no questionário.

Aula 3: Lei de Ohm e efeito Joule

Objetivo: Entender o funcionamento de uma lâmpada incandescente do ponto de vista eletrodinâmico cujo os aspectos dos fenômenos descritos na lei de Ohm e no efeito Joule sejam evidenciados.

Situação proposta: Aula Expositiva com apresentação de lâmpadas incandescentes, para demonstrar a resistência elétrica. Aplicação da 1ª Lei de Ohm e identificação das grandezas presentes na mesma. Para uma diferenciação progressiva, mostra-se o funcionamento da lâmpada incandescente e estuda as partes indicando ou definindo parâmetros físicos que estão em seu conhecimento prévio. Ao identificar, ressignificar esses parâmetros com o entendimento da física. Exemplo: Separe a bateria. Nela é indicada a tensão de 3 volts. Sem estar ligada, não acontece nada. Ao ligar vemos a luz. De algum modo ele armazena energia para fazer a lâmpada acender. A energia armazenada está relacionada à tensão. A tomada possui tensão de 120 volts e se ligar pode estourar pois a lâmpada não aguenta tanta energia. O que carrega a energia é a carga elétrica. Ao ligar o circuito, é permitido o fluxo de carga elétrica que carrega essa energia elétrica. Quanto maior for a tensão ou a energia armazenada maior vai ser o fluxo de carga. Separe a lâmpada. A carga passa por ela e faz o fiozinho ficar rubro. Se o fiozinho for partido não há carga passando e não tem como funcionar. O fato de ficar rubro é porque o fio está quente. A carga elétrica passa calor para o fiozinho. Muito calor pois fica quente mesmo. Quanto mais carga passar maior vai ser o calor deixado. Quando queimado, o fiozinho tem ar entre as pontas. O ar não tem a propriedade de deixar passar carga elétrica. Assim tem materiais que deixam passar carga elétrica e outros que são mais difíceis. Para deixar o fiozinho quente o suficiente, é necessário que passe uma carga elétrica que permita levar energia térmica pelo fio. Para isso, o material do fiozinho não deve impedir, consideravelmente, a carga elétrica em fluir.

Avaliação: Questões sobre a ocorrênia do efeito Joule no dia a dia. Questões de entendimento aplicando-se a 1ª Lei de Ohm.

Aula 4: Potencia Elétrica, Energia e Consumo.

Objetivo: Investigar alguns princípios básicos de funcionamento dos circuitos elétricos e seus componentes. Estabelecer a relação entre potência, tensão , corrente elétrica e resistência. A partir desses conceitos identificar a potência de alguns aparelhos eletroeletrônicos tais como lâmpadas, TVs, geladeira, chuveiro elétrico, ferro de passar roupa, entre outros. Investigar condições para que o consumo de energia elétrica seja sustentável.

Situação proposta: Problematização da verificação do consumo residencial de energia do estudante perfazendo o caminho da diferenciação progressiva. Demonstração através de um multímetro em uma bancada com um circuito elétrico e lâmpadas os elementos do circuito e suas respectivas grandezas e potências elétricas.

Avaliação: Exercícios de aplicação sobre energia e Consumo.Compreensão das grandezas envolvidas na transformação de energia elétrica em energia luminosa e as potências envolvidas.

Aula 5: Consumo sustentável

Objetivo: Compreender como ocorre a transformação de energia em diferentes tipos de lâmpadas (incandescentes, fluorescentes e lâmpadas de LED), entender e reforçar a questão do consumo de energia nesses diferentes tipos de lâmpadas e demais aparelhos eletrônicos.

Situação proposta: Análise do conteúdo a partir de um circuito elétrico que contém as lâmpadas mencionadas, os alunos poderão interagir com o material retirando conclusões sobre os temas abordados. Nesse momento haverá o movimento do mais específico ao mais geral fazendo a reconciliação integradora.

UEPS para o ensino de energia elétrica sustentável

Aula 6: Associação de resistores

Objetivo: Compreender o funcionamento microscópico da lâmpada de LED e construir circuitos resistivos em série e paralelo.

Situação proposta: Aula com utilização de simulador – Phet Colorado, folha impressa com orientações para construir um circuito elétrico, associando lâmpadas em série e Paralelo com o objetivo de identificar de forma prática os conteúdos. Após orientações de como construir os circuitos em Série e em Paralelo, acompanhar o desenvolvimento dos alunos no APP.

Avaliação: Entrega de folha impressa com questões relacionadas a associação dos resistores e observações efetuadas no simulador Phet colorado.

Aula 7: Reparação de lâmpadas LEDs

Objetivo: Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de lâmpadas de LED dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos, para propor ações que visem o consumo consciente de energia e a sustentabilidade.

Situação proposta: Experimentos de baixo custo, tendo como foco a análise das transformações de energia, e reparos em Lâmpadas de LED. Nessa aula será utilizado o conceito de Associação em Série de Resistores, potência, tensão, entre outros, para que os estudantes possam levantar e testar hipóteses, que podem proporcionar um aprofundamento dos conhecimentos nas questões energéticas, bem como a prática da sustentabilidade. Usando lâmpadas de LED “queimadas”, fita adesiva ( durex), papel alumínio, filtro de extensão e soquetes.Os alunos vão receber as devidas orientações de como efetuar um reparo nessas lâmpadas.As competências e saberes assimilidaos serão compartilhados com os demais estudantes da U.E através de uma Oficina Técnica.

Aula 8: Evidências de aprendizagem significativa

Objetivo: Repassar todos os conteúdos estudados com os alunos revisando os mesmos e aprofundando alguns conceitos tais como a transformação de energia que correm nas lâmpadas de LED e seu devido funcionamento, a fim de preparar os estudantes para uma apresentação na forma de “ Oficina Técnica ”, onde os mesmos deverão compartilhar os conhecimentos adquiridos junto aos demais estudantes da Unidade Escolar.

Situação proposta: Realização de Oficina de Reparação de Lâmpadas de LED aberta para a todos os demais estudantes da U.E em evento de extensão. Nela, os alunos serão capazes de compartilhar os saberes adquiridos com os demais alunos da Unidade escolar, efetuando de forma prática reparos de lâmpadas de LED e orientando os demais estudantes como fazer o mesmo e quais os benefícios envolvidos nesses procedimentos, citando a questão econômica e também sustentável nessa prática. O que deve promover nos estudantes não só os conhecimentos adquiridos durante o projeto, bem como a socialização de saberes que podem impactar mais estudantes, que por sua vez podem repassar o mesmo adiante bem como se beneficiar deles. A exposição de materiais relacionados ao projeto ( lâmpadas de LED, fluorescentes e incandescentes, circuitos elétricos em Série e paralelo, componentes e dispositivos utilizados no decorrer do projeto) serão acompanhadas pela apresentação de conceitos e conhecimentos físicos desenvolvidos no projeto. Levando em consideração a aplicação prática desses saberes e como o conhecimento pode ser útil no cotidiano.

Avaliação: Apresentação em grupo dos conteúdos aprendidos em forma de uma Oficina Técnica.

Materiais Instrucionais

Física para o aluno:

Título: Física, Volume Único
Autores: Nicolau Gilberto e Gualter Guglinski
Capítulos relevantes:

Carga Elétrica: Capítulo 17.

Corrente Elétrica e Tensão: Capítulo 18.

Resistência e Resistor: Capítulo 19.

Associação de Resistores: Capítulo 20.

Potência Elétrica: Capítulo 21.

Efeito Joule: Capítulo 22.

Oficina Técnica - Reparo de Lampadas de LED- Estudantes compartilhando os saberes adquiridos.

Práticas dos estudantes durante os encontros.

Esse produto foi aplicado no período de Agosto a Setembro de 2024 em 05 turmas do 2º ano do E.M da Escola estadual EE Padre Afonso Paschotte, localizada em Mauá - SP.

Seguem algumas fotos das interações que os alunos tiveram durante a execução do produto.

Os alunos colocaram a mão na massa e fizeram circuitos elétricos simples, partindo de conceitos mais gerais para mais específicos.

Alunos construindo um circuito elétrico simples.

Utilizando compontes, tais como, resistência elétrica,fios, pilhas, baterias, leds entre outros, os estudantes construiram mapas metais em 3D.

Produzindo Mapa Mental 3D

Nesse momento ocorre o movimento do mais específico ao mais geral fazendo a reconciliação integradora.

Produzindo Mapa Mental 3D

Mapa Mental 3D - Fixados nos corredores das salas de aula.

Os estudantes foram desafiados a construirem circuitos em Série e Paralelo com a utilização de um simulador e se saíram muito bem!

Utilizando o simulador Phet Colorado para associar Resistores.

Orientação sobre o funcionamento das lâmpadas, incandescente, fluorescente e de LED.

Orientação sobre o reparo em lâmpadas de LED.

Oficina Técnica - Compartilhando saberes e competências.

Apresentação das Oficinas para turmas do EJA.

Oficina Técnica - Compartilhando saberes e competências.

Reparo de lâmpadas de Led.

Oficina Técnica - Apresentação para as turmas de Ensino Médio.

Oficina Técnica - Interações dos estudantes.

Autores

Prof. Claudio de Menezes - E.E. Padre Afonso Paschotte - Mauá-SP c.menezes@ufabc.edu.br
Prof. Dr. Marcelo Pires - UFABC - Santo andré -SP marcelo.pires@ufabc.edu.br

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